La mecánica cuántica que le hubiera gustado conocer a Einstein

Una mecánica cuántica “realista” y  “relativa” (que no relativista) es la propuesta de Griffiths (1984) y Gell-Mann y Hartle (1993) en la llamada Teoría Cuántica Consistente. Una mecánica cuántica muy al gusto de Einstein, bordeando las “paradojas” y con la complementaridad como principio fundacional. “Realista” porque los objetos tienen propiedades reales. “Relativa” porque la única forma de explorar/conocer/medir dichas propiedades es definiendo un “marco” y un marco solo permite explorar ciertas propiedades, pero no todas y no todas simultáneamente. Lo más importante, es que la Teoría Cuántica Consistente es solo una interpretación de la mecánica cuántica no relativista y conduce a los mismos resultados para todos los experimentos que ella. Lo que cambia es la interpretación, que podríamos llamar versión “realista” de la interpretación de Copenhaguee. Los objetos cuánticos tienen propiedades bien definidas pero para describirlas mediante una función de onda hay que utilizar un “marco” (que conlleva una base del espacio de Hilbert de estados) y el mismo sistema físico puede que tenga que ser descrito de forma complementaria por varios marcos diferentes. Las bases de un espacio de Hilbert son equivalentes entre sí, pero los marcos no lo son. La medida de las propiedades de un sistema físico “preparado” según cierto marco solo permite medir los atributos asociados a dicho marco. Cuando se cambia de marco, o si se utiliza otro marco diferente para medir, es como si la función de onda colapasara, pero no hay física (o dinámica) en este colapso, que es un mero artificio interpretativo (necesario para utilizar el concepto de función de onda para describir la realidad cuántica). ¿Cómo resuelve la teoría cuántica consistente el problema del gato de Schrödinger? Muy fácil. Hay (al menos) dos descripciones diferentes de este sistema en dos marcos diferentes. El marco unitario, en el que la función de onda (y los objetos) pueden estar en estados de superposición, y el marco macroscópico, en el que la superposición de estados no es aplicable. En el marco unitario no existe el concepto de “gato” (no se puede medir un “gato” ni se puede medir una superposición de dos estados de un gato). En el marco macroscópico existe el concepto de gato y un gato puede estar vivo o muerto, pero en este marco no se pueden realizar superposiciones, no hay estados vivo-muerto en los que un gato está a la vez vivo y muerto. Curiosa solución salomónica de la paradoja. Los interesados en los detalles matemáticos y físicos disfrutarán con P. C. Hohenberg (Department of Physics, New York University, NY, USA), “Colloquium: An introduction to consistent quantum theory,” Reviews of Modern Physics 82: 2835-2844, Oct.-Dec. 2010 [gratis en ArXiv]; versión resumida en inglés. El artículo discute el problema de la medida, el colapso de la función de onda, el entrelazamiento (entanglement), la decoherencia, las paradojas de Einstein-Podolsky-Rosen, las desigualdades de Bell y otras sutilezas en el contexto de la teoría cuántica consistente. El artículo me ha resultado una lectura refrescante y creo que los profesores de física cuántica disfrutarán con los argumentos (ideales para discutir en clase con los alumnos).

3 pensamientos en “La mecánica cuántica que le hubiera gustado conocer a Einstein

  1. En efecto, una verdadera solución salomónica. ¡Hemos cambiado las paradojas por los marcos! ¡Me quedo con la versión más clásica de la interpretación de Copenhague! Saludos:
    Alejandro Álvarez

  2. Perdona Francis,
    ¿es exactamente el mismo articulo?
    Si es así ¿como es que tienes que pagar en uno mientras que en Arxiv está gratis?
    Preguntas un poco prosaicas… pero que necesito saber porque empiezo a manejarme con bases de datos y revistas online.

    • Sí, salvo detalles menores (si los hay). En ArXiv muchos autores “publican” una copia del artículo que han enviado a una revista (para garantizar la prioridad ya que me muchas revistas tardan mucho en publicar) y tras la revisión por pares “publican” una copia de la versión final del artículo (pero con un estilo/formato de preprint). En ArXiv puedes leer entonces el artículo definitivo pero sin el formato final de la revista en la que aparecerá.

      Por cierto, en revistas como Nature o Science los autores pueden “publicar” el preprint antes de la revisión por pares, pero no la versión corregida, ya que hay un embargo por parte de la revista que obliga a que se retrase esta última versión hasta la fecha de publicación definitiva (tampoco pueden decir que el artículo ha sido aceptado en dichas revistas hasta dicha fecha, aunque muchos autores lo informan “alegalmente”). Aún así, en muchos artículos las correcciones de los revisores son muy pequeñas y el artículo en ArXiv es casi el definitivo.

      Gratis algo que es de pago, esa era la idea original de ArXiv y otros servidores similares: para los autores la ventaja es garantizar la prioridad de forma rigurosa y fialbe, y para las revistas la ventaja es que un artículo suele recibir más citas (pues ha sido conocido antes) si apareció el preprint en ArXiv.

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